Hardware development by FPGA for an eigenvalue solver in MHD stability analysis

MHD安定性解析における固有値問題ソルバーのためのFPGAハードウェアーの開発

徳田 伸二; 大久保 博*; 藤崎 正英*; 軽部 行洋*

Tokuda, Shinji; Okubo, Hiroshi*; Fujisaki, Masahide*; Karube, Yukihiro*

トカマクにおける理想MHD的な摂動の安定性を同定する解析コードMARG2Dの開発整備が進んだ。このコードは、安定性問題を固有値問題に帰着させ、並列計算機(たとえばAltix3700Bx2)を用いた場合、固有値問題を10秒以下で解く。ITERにおいて圧力分布が変化する特徴的な時間は35秒であるので、実時間解析がもっともらしくなってきた。これを実現するため、われわれは、FPGAを用いた、固有値問題を解く専用機の開発に取り組んでいる。会議では、このプロジェクトの進展、特に、FPGAによる行列演算について、その性能評価を交えて報告する。

An MHD (MagnetoHydroDynamic) stability code MARG2D has recently been developed which identifies the stability against ideal MHD perturbations in a tokamak. The code reduces the stability problem to an eigenvalue problem and solves the problem less than ten seconds when a massively parallel computer (SGI Altix 3700Bx2) is used. Real time stability analysis therefore becomes probable since the characteristic time is seconds for changing the pressure profile in ITER. To this end we are now developing by using FPGA (Field Programmable Gate Array) a special purpose computer that solves the eigenvalue problem. We report on the progress of this project, especially on matrix operations by FPGA with the study of performance.